分かりづらいThunderbolt 3とUSB Type-Cの違いを詳しく解説

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非常に分かりにくい「Thunderbolt 3」と「USB Type-C (USB-C) 」の違いについて、詳しく解説してみます。

はじめに

最近のPC関係で最も分かりにくいネタの1つが「USB Type-C」です。特にThunderbolt 3が絡んでくるとスペック表などで「Thunderbolt 3 (USB-C) 」といった訳わからん表記がされるため、完全に初見殺しの様相を呈しています。

私も最近PCを新調しようとした時にこの壁にぶち当たり、あまりの分かりにくさに半分キレながらThunderbolt 3とUSB Type-Cの違いについて調べたので、その内容を備忘録として残しておこうと思います。

USB Type-Cとは端子の形状の1種

まず何よりも先にハッキリとさせておかなければならないのが、「USB Type-Cはただの端子の形状の1種である」という点です。

USB Type-C

誤った説明がされているのをよく見かけますが、「USB Type-C=USB 3.1」ではありません。USB Type-Cだからといって必ず転送速度が早いわけではなく、USB 2.0なUSB Type-Cポート・ケーブルも存在しています。

また、必ずしもUSB PDに対応しているわけではない点にも注意が必要です。最近は特にノートPCでUSB Type-Cの採用が進んでいますが、そのUSB Type-CポートからPCを充電できるかは機種によって異なります。

「USB Type-Cは端子の形状の1種」「 “USB Type-C=USB 3.1” ではない」「 “USB Type-C=USB PD対応” ではない」という3つのポイントを理解したら、次に移りましょう。

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Thunderbolt 3の動作原理

次はThunderbolt 3の動作原理です。

一言で言うと、Thunderbolt 3はUSB Type-CのAlternate Modeという仕組みを利用しています。

Alternate Modeとは

Alternate Modeとは、USB Type-Cポート・ケーブルを使用して別の規格の信号を流す規格のことです。

流せる信号としてはDisplayPort、Thunderbolt、HDMIなどが策定されています。

基本はUSB Type-C

Thunderbolt 3はUSB Type-CのAlternate Modeという仕組みを使って動作しています。つまり、基本はUSB Type-Cです。

基本がUSB Type-Cということは、「Thunderbolt 3ポートはUSB Type-Cポートの1種」ということになります。ですので、PCに搭載されているThunderbolt 3ポートはもれなくUSBデバイスを扱うことが可能です。

「Thunderbolt 3 (USB-C)」という表記

PCのスペック表でよく見かける「Thunderbolt 3 (USB-C)」といった表記ですが、あの表記こそがThunderbolt 3とUSB Type-Cを分かりづらくさせている元凶であると私は考えています。

というのも、Thunderbolt 3はUSB Type-CのAlt Modeという仕組みを利用して動作しているからです。言い換えれば、Thunderbolt 3ポートとは「Thunderbolt Alt Modeに対応したUSB Type-Cポート」となります。

ですので、「USB Type-C (Thunderbolt Alt Mode対応) 」といった表記の方がより実情に即しており、ユーザーも「Thunderboltの信号も流せるUSB Type-Cポートなんだね」と理解しやすいと思うのですが……どうでしょう?

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ポート

Thunderbolt 3ポートでは以下の3種類のデータ転送を行うことができます。

  • USB 3.1 Gen 2
  • DisplayPort (Alt Mode)
  • Thunderbolt 3 (Alt Mode)

USB 3.1 Gen 2

USB Type-Cポートの1種なので当然といえば当然ですが、Thunderbolt 3ポートはUSBのデータ転送を行うことが可能です。

Can I connect USB devices to a Thunderbolt 3 port?

Yes, Thunderbolt 3 ports are fully compatible with USB devices and cables.

(FAQs – Thunderbolt Technology Community)

ただ、Thunderbolt 3ポートと普通のUSB Type-Cポートではある1点が決定的に異なっています。それは、「Thunderbolt 3ポートはもれなくUSB 3.1 Gen 2対応している」という点です。

USB Type-Cとは端子の形状の規格です。そのため、見た目は同じUSB Type-Cポートでも、中身はUSB 2.0だったりUSB 3.1 Gen 1だったりUSB 3.1 Gen 2だったりします。

一方のThunderbolt 3ポートでは、USBに関してはUSB 3.1 Gen 2対応で統一されています。

DisplayPort

1つ上に書いたUSB 3.1 Gen 2の件と同じく、Thunderbolt 3ポートはもれなくAlt ModeによるDisplayPortのデータ転送に対応しています。

Can I connect DisplayPort devices to a Thunderbolt 3 port?

Yes, Thunderbolt 3 ports are fully compatible with DisplayPort devices and cables.

(FAQs – Thunderbolt Technology Community)

これも対応・非対応が機種ごとにバラバラな機能なので、もれなく対応しているというのはThunderbolt 3ポートのアドバンテージとなります。

※DisplayPortのバージョン (1.2 or 1.4) は、信号を出力するGPUや、使用されているコントローラによって変わるので、詳しくはコンピュータの製造元に問い合わせてください。ただ、2018年5月時点では、Intel CPUのiGPUは全てDP 1.2止まりなので、多くのPCはDP 1.2対応であると思われます。

Thunderbolt 3

当然ですが、Thunderbolt 3ポートはAlt ModeによるThunderbolt 3のデータ転送に対応しています。

※Thunderbolt 3が内包するPCIeの信号はPCIe 3.0 x4が上限ですが、「SSDにPCIeの帯域を使っている」等の理由でPCIe 3.0 x2となっている機種が過去に一部存在していました。

まとめ

「USB Type-Cポート」と「Thunderbolt 3ポート」の違いをまとめたのが以下の表です。

USB 2.0 USB 3.1 Gen 1 USB 3.1 Gen 2 DisplayPort 1.2
(Alt Mode)
Thunderbolt 3
(Alt Mode)
USB PD
での給電
USB PD
での受電
USB Type-Cポート 機種による 機種による 機種による 機種による 機種による 機種による
Thunderbolt 3ポート 機種による 機種による

一言で言ってしまえば、「全部入り=Thunderbolt 3ポート」です。ただ、全部入りなのはあくまでデータ転送に関してのみであって、USB PD関係はThunderbolt 3ポートであっても機種によって対応・非対応が異なります。

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ケーブル

次はケーブルについてです。

まとめ

とりあえず先に結論を載せておき、下に注意点を書いていこうと思います。

USB接続 Alternate Mode接続 USB PD
USB 2.0 USB 3.1 DisplayPort Thunderbolt 3 (20Gbps) Thunderbolt 3 (40Gbps) 3A 5A
USB Type-C
ケーブル
USB 2.0 ケーブルによる
USB 3.1 ケーブルによる ケーブルによる
Thunderbolt 3
ケーブル
パッシブ (~1m) ケーブルによる
パッシブ (1m~) ケーブルによる
アクティブ ケーブルによる

アクティブ・パッシブとは

アクティブ・パッシブというのは、「信号を補正・調整する機能を持っているかどうか」を表しています。

一般に信号調整機能を持ったケーブルをアクティブケーブルと呼び、そういった機能のないケーブルをパッシブケーブルと呼びます。これはThunderboltに限った呼び方ではなく、ケーブル全般で使われる呼称です。 (HDMIケーブルの例)

アクティブケーブルは(ほぼ)Thunderbolt 3専用

Thunderbolt 3ケーブルで1番注意すべきなのがアクティブケーブルです。

何故かと言うと、Thunderbolt 3アクティブケーブルはUSB 3.1でのデータ転送や、Thunderbolt 3以外のAlt Mode接続をサポートしていないからです。 (かろうじてUSB 2.0でのデータ転送はできる)

パッシブケーブルはUSB 3.1ケーブルとしても使える

Thunderbolt 3パッシブケーブルはUSB 3.1なType-C to Type-Cケーブルとしても使用することができます。

例えば、Cable MattersのThunderbolt 3パッシブケーブルはThunderboltとUSB-IFの両方の認証を取得しています。

「40Gbps対応=アクティブケーブル」ではない

「40Gbpsでのデータ転送はアクティブケーブルのみで、パッシブケーブルでは20Gbpsまで」という勘違いをしやすいのですが、それは誤りです。

そもそもなぜアクティブケーブルが信号を調整するかというと、そのままではノイズや減衰で40Gbpsもの速度を確保できないからです。つまり、ノイズや減衰の影響が小さければ、信号を調整せずとも速度を確保できる、ということになります。

そんな訳で、ケーブル長を1m未満にすることによって、転送速度40Gbpsを確保したパッシブケーブルが各社から販売されています。

結論

基本的には1~2mのThunderbolt 3パッシブケーブルを買っておけば、Alt Mode対応のUSB 3.1なC to Cケーブルとしても使えるので間違いないです。スペック的には1m未満のTB3パッシブケーブルが最強ですが、ケーブル長が短すぎて使える場面が限られます。

40Gbps対応のケーブルが必要となってくるのは外付けGPUボックスや5Kディスプレイといったハイエンド環境が主なので、そういった場合にのみアクティブケーブルを買えば良いと思います。(アクティブケーブルは高価ですし)

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Thunderbolt 3ケーブルまとめ

アクティブケーブル

メーカー/ブランド 製品名/型番 転送速度 USB PD 長さ Amazon.co.jpリンク メーカー製品ページ
Apple (Belkin) HKK22ZM/A 40Gbps 3A 2m Apple
Belkin F2CD085bt2M-BLK 40Gbps 5A 2m Amazon.co.jp Belkin
Cable Matters 107012シリーズ 40Gbps 5A 1m / 2m Amazon.co.jp Cable Matters
CalDigit TBT3-A10B-540 40Gbps 5A 1m Amazon.co.jp CalDigit
TBT3-A20B-540 2m Amazon.co.jp
StarTech TBLT3MM1MA 40Gbps 3A 1m Amazon.co.jp StarTech
TBLT3MM2MA 2m Amazon.co.jp StarTech

パッシブケーブル

メーカー/ブランド 製品名/型番 転送速度 USB PD 長さ Amazon.co.jpリンク メーカー製品ページ
Anker A8486011 40Gbps 5A 0.5m Amazon.co.jp Anker
Apple A1896 40Gbps 5A 0.8m Amazon.co.jp Apple
Belkin F2CD081bt1M-BLK 20Gbps 3A 1m Amazon.co.jp Belkin
F2CD081BT1M-BLK-A 20Gbps 3A 1m Amazon.co.jp
F2CD084bt0.5MBK 40Gbps 5A 0.5m Amazon.co.jp Belkin
Cable Matters USB-IF認証品 107002 40Gbps 5A 0.5m Amazon.co.jp Cable Matters
20Gbps 1m / 2m Amazon.co.jp Cable Matters
Plugable TBT3-40G50CM 40Gbps 3A 0.5m Amazon.co.jp Plugable
TBT3-20G1M 20Gbps 1m Amazon.co.jp Plugable
TBT3-20G2M 2m Amazon.co.jp Plugable
StarTech TBLT34MM50CM [ブラック] 40Gbps 3A 0.5A Amazon.co.jp StarTech
TBLT34MM50CW [ホワイト] Amazon.co.jp StarTech
TBLT3MM1M [ブラック] 20Gbps 1m Amazon.co.jp StarTech
TBLT3MM1MW [ホワイト] Amazon.co.jp StarTech
TBLT3MM2M [ブラック] 2m Amazon.co.jp StarTech
TBLT3MM2MW [ホワイト] Amazon.co.jp StarTech

所感

ポートについては基本的に上位互換なので良いですが、逆にケーブル周りは非常にややこしくて厄介です。

USB Type-CケーブルもThunderbolt 3ケーブルも端子の形状は同一なのですから、Thunderbolt 3アクティブケーブルはUSB 3.1やAlt Modeとの互換性を何としてでも維持するべきだったと思います。

参考

■Thunderbolt
https://thunderbolttechnology.net/

■USB IF – USB Type-C Specification Rev 1.2
http://www.usb.org/developers/docs/